ИЗБОР НА ТЕХНОЛОГИЧНА СТРАТЕГИЯ ПРИ ГЕНЕРИРАНЕ НА УПРАВЛЯВАЩИ ПРОГРАМИ ЗА ОБРАБОТВАНЕ НА РАВНИННИ ПОВЪРХНИНИ СЪС САМ СИСТЕМИ С. Николов Резюме: В статията с помощта на САЕ система е изследвано влиянието, което различните траектории на движение на режещия инструмент, при обработване на равнинни повърхнини, оказват върху неговата скорост и ускорение. Въз основа на получените при изследването резултати са дадени препоръки за избора на технологични стратегии при разработване на управляващи програми за обработване на равнинни повърхнини с помощта на CAM системи. Ключови думи: технологични стратегии, CAE системи, САМ системи, управляваща програма, равнинна повърхнина. 1. Въведение Съвременните САМ системи позволяват избор на различни технологични стратегии при разработването на управляващи програми. Компонентите на тези технологични стратегии включват: движение на режещия инструмент към обработваната повърхнина; движения на режещия инструмент за снемане на материал от обработваната повърхнина и движение за отвеждане на режещия инструмент след обработването [1]. Като част от избора на технологичната стратегия, потребителя има възможност да задава различни траектории на движение на режещия инструмент, при извършване на необходимите движения за снемане на материала. Целта на настоящата работа е да се изследва влиянието, което използването на различни траектории на движение на режещият инструмент за снемане на материала при обработването на равнинни повърхнини, оказва върху неговата скорост и ускорение при обработването. 2. Избор на траектория при обработване на равнинни повърхнини При обработване на равнинни повърхнини режещите инструменти се движат най-често по офсетови, спираловидни или зигзагообразни криви [1]. В настоящата работа ще се изследва движението на режещият инструмент по зигзагообразна крива, тъй като при тази траектория промените в посоката на движение на инструмента са най-големи. При разработване на зигзагообразна траектория на движение, потребителя на САМ системата има възможност да контролира различни нейни параметри като: разстоянието между отделните прави ходове на инструмента; посоката на движение на инструмента при правите ходове, спрямо координатна система; дължината на правите ходове; траекторията на движение между два съседни прави хода на инструмента и др. На фиг.1 са показани параметрите, които потребителя на CAM системата SolidCAM може да променя при разработване на зигзагообразна траектория на движение на инструмента при обработване на равнинни повърхнини [2]. Със стрелки е показано как промяната на радиуса на закръгление влияе на генерираната от системата траектория, което е обект на изследване в настоящата статия. 292
Фиг. 1 Разработване на зигзагообразна траектория в средата на SolidCAM 3. Изследване на промените на скоростта и ускорението на режещия инструмент при движение по различни траектории Изследването на движението на режещия инструмент по различни траектории на движение ще се извърши с помощта на CAE системата SolidWorks Motion. За тази цел е разработен симулационен модел показан на фиг.2. Този модел включва: - 3D модел на режещият инструмент (1); - 3D модел на обработвания детайл (2); - Траектория на движението на режещия инструмента (3); - Задвижване на режещия инструмент (4). Изследването ще включва определяне на промените в линейните скорости и ускорения в направление на осите X и Y, на инструмента при движението му по траектории с различен радиус на закръгление. Зададената скорост на движение на режещия инструмент е 10 [mm/s]. Радиусите на закръгление за изследваните траектории са: 12,5 [mm] (движение по тангенциална дъга от окръжност между правите ходове), 12, 10, 8, 6, 4, 2 [mm] (движението между правите ходове се осъществява по права, която се свързва с правите ходове, чрез тангенциални дъги със съответния радиус). На фиг.3 са показани определените промени в скоростите и ускорение в направление на осите X и Y, за проведеното изследване при радиус на закръгление на траекторията 12,5 [mm]. 293
Фиг. 2 Симулационен модел Фиг. 3 Промени в скоростта и ускорението на инструмента при движение по траектория с радиус на закръгление 12,5 [mm] 294
На фиг.4 са показани определените промени в скоростите и ускорение в направление на осите X и Y, за проведеното изследване при радиус на закръгление на траекторията 4 [mm]. Графиките на промените на скоростите и ускоренията при радиус на закръгление 12, 10, 8, 6 и 2 [mm] са подобни на показаните на фиг.4. Фиг. 4 Промени в скоростта и ускорението на инструмента при движение по траектория с радиус на закръгление 4 [mm] 4. Анализ на резултати от проведеното изследване Промяната на радиуса на закръгление на траекторията освен до изменение в скоростта и ускорението на инструмента води и до промяна на нейната дължина. Обобщение на получаваните промени са показани на фиг.5. Намаляването на радиуса на закръгление от 12,5 до 2 [mm], води до намаляване на дължината на траекторията с 6,3 %. Това на практика означава, че ще се намали и времето необходимо за обработване на повърхнината, като намалението ще е под 6,3 %, поради промените в скоростта на движение на режещия инструмент при смяна на посоката на движение. На фиг.6 са показани диапазоните на промяна на ускорението на режещия инструмент при смяна на посоката на движение за проведеното изследване. От графиката се вижда, че с намаляването на радиуса на закръгление на траекторията, рязко се увеличават максималните стойности на получаваните ускорения. Това заедно с колебанията на линейната скорост на режещия инструмент, при смяната на посоката на движение (фиг.3 и фиг.4), влошава условията на работата му и създава предпоставки за побързото му износване и влошаване на качеството на обработваната повърхнина. От изложеното до тук следва, че намаляването на радиуса на закръгление от една страна води до намаляване на времето за обработване на повърхнината, но създава предпоставки за влошаване на качеството на обработваната повърхнина и ускорено износване на режещия инструмент. 295
Фиг. 5 Изменение в дължината на траекторията Фиг. 6 Изменение на получаваните ускорения 296
5. Резултати: Анализът на получените от изследването резултати, позволява да се дадат следните препоръки при разработване на зигзагообразна траектория на режещия инструмент за обработване на равнинни повърхнини: По-големите радиуси на закръгление осигуряват по-добри условия за работа на режещия инструмент и по добро качество на обработваната повърхнина; По-малките радиуси на закръгление осигуряват по-висока производителност; При използване на малки радиуси на закръгление, при възможност се препоръчва, смяната на посоката на движение да става извън обработваната повърхнина (където няма контакт между инструмента и детайла), което ще елиминира неблагоприятните ефекти от колебанията в линейната скорост на инструмента; Постигането на максимална производителност, при високо качество изисква съчетаването на минимален радиус на закръгление, с подходящо разполагане на зоната за смяна на посоката на движение на режещия инструмент. 6. Изводи: Извършено е изследване на промените в линейните скорости и ускорения в направление на осите X и Y, на режещия инструмент при обработване на равнинни повърхнини, със зигзагообразни траектории с различен радиус на закръгление. Определено е влиянието на различните радиуси на закръгления, на зигзагообразните траектории на движение на режещия инструмент, върху производителността и качеството на обработката. Дадени са препоръки за избор на параметрите на зигзагообразна траектория на режещия инструмент, за обработване на равнинни повърхнини, при създаване на управляващи програми с използване на САМ системи. Литература: 1. Николов Ст., Технологични стратегии за фрезови операции използвани в съвременните САМ системи, Научни известия на НТС по Машиностроене, година ХXІІ, бр. 4(153), юни 2014 г., ISSN-1310-3946, (540-546) 2. SolidCAM 2017 Milling Help, SolidCAM Ltd. 2017 3. SolidWorks Online Help, Dassault Systemes, 2018 SELECTION OF TECHNOLOGY STRATEGY IN THE DEVELOPMENT OF PROGRAMS FOR MACHINING OF PLANAR SURFACES WITH THE CAM SYSTEMS S. Nikolov Abstract: In the article, using the CAE system, the influence of the various motion trajectories of the cutting tool during machining of planar surface, on its on speed and acceleration have been study. On the basis of the results obtained in the study, recommendations are given for the selection of technological strategies in the development of programs for planar surfaces machining by using of CAM systems. Данни за автора: Стилиян Николов Николов, доцент доктор инж., катедра АДП при МФ, Технически Университет София, Р. България, София, бул. Кл. Охридски 8, тел. 965 37 65, е-mail: st_nikolov2@tu-sofia.bg 297